package com.jacklei.ch14;

import java.util.*;

/*
* 给你链表的头结点 head ，请将其按 升序 排列并返回 排序后的链表 。

 

示例 1：


输入：head = [4,2,1,3]
输出：[1,2,3,4]
示例 2：


输入：head = [-1,5,3,4,0]
输出：[-1,0,3,4,5]
示例 3：

输入：head = []
输出：[]
 

提示：

链表中节点的数目在范围 [0, 5 * 104] 内
-105 <= Node.val <= 105
 

进阶：你可以在 O(n log n) 时间复杂度和常数级空间复杂度下，对链表进行排序吗？

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/sort-list
著作权归领扣网络所有。商业转载请联系官方授权，非商业转载请注明出处。*/

/**
 * 总结 在有限的情况下 链表排序使用 归并排序
 */
public class SortList {
    public static void main(String[] args) {
        SortList s = new SortList();
        s.sortList1(new ListNode(
                4, new ListNode(
                2, new ListNode(
                1, new ListNode(
                3
        )
        )
        )
        ));
    }

    public ListNode sortList(ListNode head) {
        if (head == null || head.next == null) return head;
        List<ListNode> list = new ArrayList<>();
        while (head != null) {
            list.add(head);
            head = head.next;
        }
        Collections.sort(list, new Comparator<ListNode>() {
            @Override
            public int compare(ListNode o1, ListNode o2) {
                return o1.val - o2.val;
            }
        });
        head = list.get(0);
        ListNode cur = list.get(0);
        for (int i = 1; i < list.size(); i++) {
            cur.next = list.get(i);
            cur = cur.next;
        }
        cur.next = null;
        return head;
    }
    //自下向上
    public ListNode sortList1(ListNode head) {
        if (head == null) return head;
        int length = 0;
        ListNode node = head;
        while (node != null) {
            length++;
            node = node.next;
        }
        ListNode dummyHead = new ListNode(0, head);

        for (int subLength = 1; subLength < length; subLength <<= 1) {
            ListNode prev = dummyHead, curr = dummyHead.next;
            while (curr != null) {
                //拿到 第一 组 的 第一个
                ListNode head1 = curr;
                //拿到 第一 组 的 最后一个
                for (int i = 1; i < subLength && curr.next != null; i++) {
                    curr = curr.next;
                }
                //拿到  第二组 的第一个
                ListNode head2 = curr.next;

                curr.next = null; //断开

                curr = head2;
                //拿到 第二组 的最后一个
                for (int i = 1; i < subLength && curr != null && curr.next != null; i++) {
                    curr = curr.next;
                }

                ListNode next = null;
                //判断是否为最后一组 若不是
                if (curr != null) {
                    //拿到 subLength 下一组 的 下一组 的第一个
                    next = curr.next;

                    curr.next = null;//断开
                }
                ListNode merged = merge(head1, head2);//合并 这两组

                prev.next = merged;  //与上一组 完成 的 链接

                while (prev.next != null) {
                    prev = prev.next;
                }

                curr = next;//转移到下一组 未完成的组的第一个


            }
        }

        return dummyHead.next;
    }

    public ListNode merge(ListNode head1, ListNode head2) {
        //合并两组 并且那大小合并

        ListNode dummyHead = new ListNode(0);

        ListNode temp = dummyHead, temp1 = head1, temp2 = head2;
        while (temp1 != null && temp2 != null) {
            //在两个链表都有的情况的下 比大小 并 用的头连接 胜出的节点
            if (temp1.val <= temp2.val) {
                temp.next = temp1;
                temp1 = temp1.next;
            } else {
                temp.next = temp2;
                temp2 = temp2.next;
            }
            //准备连接下一胜出的节点
            temp = temp.next;
        }
        //查看是谁的链表先结束
        //把剩余的链表直接连接新的后面
        if (temp1 != null) {
            temp.next = temp1;
        } else if (temp2 != null) {
            temp.next = temp2;
        }

        return dummyHead.next;
    }
    //自上向下
    public ListNode sortList2(ListNode head) {
        return sortList2(head, null);
    }


    public ListNode sortList2(ListNode head, ListNode tail) {
        if (head == null) {
            return head;
        }
        if (head.next == tail) {
            head.next = null;
            return head;
        }
        ListNode slow = head, fast = head;
        while (fast != tail) {
            slow = slow.next;
            fast = fast.next;
            if (fast != tail) {
                fast = fast.next;
            }
        }
        ListNode mid = slow;
        ListNode list1 = sortList2(head, mid);
        ListNode list2 = sortList2(mid, tail);
        ListNode sorted = merge(list1, list2);
        return sorted;

    }
}
class ListNode {
     int val;
     ListNode next;
     ListNode() {}
     ListNode(int val) { this.val = val; }
     ListNode(int val, ListNode next) { this.val = val; this.next = next; }
 }
